化療所致神經(jīng)病理性疼痛機制的研究進展*

巴茜遠 郝 悅 肖禮祖 蔣昌宇 △

（1 深圳市華中科技大學協(xié)和深圳醫(yī)院疼痛科重點實驗室，深圳518060；2 深圳大學醫(yī)學部基礎醫(yī)學院藥學系，深圳518060）

化療誘導的外周神經(jīng)病理性疼痛 (chemotherapy-induced neuropathic pain, CINP) 是抗腫瘤藥物常見的、嚴重且持久的不良反應。CINP 的癥狀包括麻木、疼痛、灼熱、刺痛、熱/冷過敏、機械性超敏，以及自主活動功能減弱。30%～70%的病人在接受化療后會出現(xiàn)嚴重的外周神經(jīng)痛癥狀，這一不良反應限制了化療藥物的應用和劑量調整，甚至導致化療的終止[1,2]。治療結束后，一些癥狀還會作為長期后遺癥，伴隨病人數(shù)年，給病人造成極大的身心痛苦和精神負擔。廣泛用于治療實體瘤和血液惡性腫瘤的許多一線化療藥物都可誘發(fā)外周神經(jīng)痛[3]。目前臨床上普遍應用普瑞巴林、加巴噴丁等藥物來緩解CINP，但效果并不是很理想。近年來，國內外開展了很多關于CINP 機制的研究，本文針對CINP相關研究進行了廣泛檢索，概述了CINP 的相關機制，以期為研發(fā)有效的靶點藥物提供理論依據(jù)。

1.化療藥對軸突傳導的影響

紫杉烷類藥物可以通過破壞軸突微管結構，阻斷初級神經(jīng)元內線粒體軸突的供能，破壞細胞有絲分裂過程。長春堿類會影響細胞的骨架結構，破壞有絲分裂的紡錘體，導致細胞分裂周期的停滯。鉑類藥物會通過影響線粒體功能，介導神經(jīng)元細胞凋亡，通過影響DNA 交聯(lián)及氧化應激過程來破壞DRG 神經(jīng)元。新的靶向藥物，如硼替佐米、厄立布林和依沙貝松等也會影響微管蛋白聚合導致神經(jīng)病理性疼痛[4]。Ca2+穩(wěn)態(tài)對神經(jīng)元和軸突的健康至關重要。線粒體和內質網(wǎng)(endoplasmic reticulum, ER)是細胞內Ca2+的重要儲存機構，紫杉醇通過影響ER 中肌醇1, 4, 5-三磷酸受體 (IP3R) 的功能調節(jié)了Ca2+穩(wěn)態(tài)，在神經(jīng)母細胞瘤和背根神經(jīng)節(jié) (dorsal root ganglion, DRG) 細胞培養(yǎng)實驗中，紫杉醇干預會破壞磷酸肌醇介導的Ca2+信號通路。細胞內Ca2+的增多會激活相關蛋白酶，誘導軸突變性[5]。

軸突降解過程包括半胱天冬酶和鈣蛋白酶對軸突蛋白的分解，鈣蛋白酶介導的蛋白水解參與了CINP 過程中軸突的降解。在紫杉醇所致的CINP 模型中給予小鼠鈣蛋白酶抑制劑會減弱神經(jīng)元軸突降解以及改善神經(jīng)痛癥狀。有研究證明鈣蛋白酶的作用靶點是神經(jīng)元鈣傳感器1 (neuronal calcium sensor-1, NCS-1)[6]。NCS-1 與IP3R 結合可增強細胞內鈣信號傳導。紫杉醇通過降解NCS-1 可破壞IP3介導的細胞內鈣信號。一項軸突切除術的研究發(fā)現(xiàn)一種支架分子SARM1，是軸突退化的關鍵調節(jié)器，缺失SARM1 的小鼠可部分抵抗長春新堿的神經(jīng)毒性[7]。近期一項研究[8]表明紫杉醇可以減少B-細胞淋巴瘤因子2 樣蛋白2 (Bcl2L2) 的合成，通過Bclw-IP3R1 依賴性的級聯(lián)反應導致軸突變性。

2.化療藥對線粒體功能的影響

化療藥對線粒體的影響主要包括，干預線粒體DNA 轉錄，導致神經(jīng)軸突線粒體出現(xiàn)空泡和腫脹，激活線粒體轉運孔的和對線粒體內鈣穩(wěn)態(tài)的調控。研究表明，硼替佐米和長春新堿等化療藥會改變外周血和骨髓血細胞中調控線粒體活性基因的表達；DRG 細胞培養(yǎng)實驗中，紫杉醇和順鉑會導致線粒體受損。在DRG 神經(jīng)元中，鉑類藥物會阻礙線粒體DNA (mtDNA) 的復制和轉運，從而影響線粒體的完整性。在奧沙利鉑，硼替佐米和紫杉醇導致的神經(jīng)痛大鼠模型中，相比對照組大鼠，可以明顯觀測到感覺神經(jīng)元軸突內線粒體的腫脹和空泡，表明線粒體產(chǎn)生的ATP 和自身呼吸功能出現(xiàn)不協(xié)調，給予乙酰-L-肉毒堿可減弱此現(xiàn)象[9]。在CINP 模型中，外周神經(jīng)元施萬細胞中的線粒體數(shù)量明顯減少，初級神經(jīng)元和運動神經(jīng)元軸突內的線粒體都會出現(xiàn)功能損傷[10]。顯微鏡上觀測化療病人的腓腸神經(jīng)，可見軸突中的線粒體發(fā)生了明顯的腫脹和空泡變性[11]。

連續(xù)的線粒體變性或損傷會導致線粒體通透性轉換孔 (mitochondrial permeability transition pore,mPTP) 的形成，它是一種多分子復合物膜通道。開放狀態(tài)下，該通道可允許分子量高達1.5 kDa 的物質通過，這將導致線粒體膜電位解體，引起氧化磷酸化和ATP 消耗的改變。研究已證明紫杉醇能夠打開mPTP，并可激活線粒體內Ca2+釋放[12]。動力相關蛋白(dynamin-related protein 1, Drp1) 能夠催化線粒體分裂，研究表明Drp1 抑制劑能夠抑制線粒體的分裂，從而顯著減輕奧沙利鉑引起的機械痛敏[13]。一項研究[14]表明紫杉醇可導致小鼠背根神經(jīng)節(jié) (DRG)中細胞色素P450 環(huán)氧合酶CYP2J6 的表達增加，通過對靶向CYP2J2（小鼠CYP2J6 的人類同源基因）的藥物篩選，發(fā)現(xiàn)血管緊張素II 受體拮抗劑替米沙坦可以改善紫杉醇誘導的CINP。

3.化療藥參與炎性反應與氧化應激

研究表明[15]，紫杉醇會導致星形膠質細胞的激活，觸發(fā)促炎細胞因子的釋放，如腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素-1β (IL-1β) 和白細胞介素-6 (IL-6)等，這些因子會引起傷害性神經(jīng)元的敏化和神經(jīng)炎癥[16]。這個過程中也有B1 和B2 緩激肽受體以及鞘氨醇-1-磷酸受體的參與[17]。紫杉醇誘導的神經(jīng)元損傷也能引發(fā)巨噬細胞進入DRG 和周圍神經(jīng)元，增加皮膚中Langerhans 細胞的數(shù)量。紫杉醇會上調DRG 中基質金屬蛋白酶3，進而導致周圍神經(jīng)纖維脫髓鞘。紫杉醇可促使DRG 神經(jīng)元中受損神經(jīng)標志物顯著上調，同時紫杉醇會上調C-C 基序趨化因子2 及其受體CCR2，這些均表明紫杉醇導致CINP 的過程中有炎性反應的參與[18]。近期有報道稱，紫衫醇可上調DRG 內Toll 樣受體4 (Toll like receptor 4, TLR4) 及其下游信號分子骨髓分化基因88 (MyD88)[19]。在一項SH-SY5Y 人神經(jīng)母細胞瘤細胞培養(yǎng)實驗中，觀察到奧沙利鉑引起P2X 嘌呤受體7 的上調，進而誘導TNF 和IL-1β 的釋放[20]。脊髓內NMDARs 和NOS 的激活也參與了奧沙利鉑所致的CINP 過程。然而，相比紫杉醇或長春新堿，奧沙利鉑處理對星形細胞的激活較弱[21]。

化療藥物能引起線粒體DNA 的加合和破壞電子傳遞蛋白質，導致線粒體功能障礙。這個過程往往伴隨著細胞內氧化還原電位的失衡及活性氧(ROS)和超氧化物的產(chǎn)生[22]。這些活性產(chǎn)物會導致外周神經(jīng)元的多種改變，包括脫髓鞘、蛋白質氧化磷酸化、羰基副產(chǎn)物的釋放，這些副產(chǎn)物可以敏化辣椒素受體 (transient receptor potential vanilloid,TRPV) 通道，滅活抗氧化劑酶和破壞微管。細胞內的氧化應激會通過提高前致炎因子（IL-1β、TNF-α、緩激肽和神經(jīng)生長因子）的水平導致外周感受器興奮性提高[23]。研究發(fā)現(xiàn)，自由基清除劑苯-N-叔丁基硝痛，能夠明顯抑制紫杉醇誘導機械痛和冷痛敏，高劑量的超氧化物歧化酶模擬物，能夠降低紫杉醇誘導的機械痛敏。線粒體靶向抗氧化劑 SS-31 能夠降低奧沙利鉑誘導的機械性和冷痛敏[24]。

4.化療藥對免疫反應的影響

腫瘤本身可以激活免疫系統(tǒng)導致化療藥引起的免疫變化常常被忽視，但大量的研究表明化療藥本身也可以激活免疫系統(tǒng)，紫杉醇可增強DRG 內巨噬細胞活性，使其呈現(xiàn)肥大并伴有多發(fā)性穿孔的活化表型[25]。在動物實驗中，奧沙利鉑、長春新堿和硼替佐米對巨噬細胞的活化作用也被證實[26]。在CINP 動物模型中，中性粒細胞被活化，并向DRG浸潤。服用紫杉醇和長春新堿會使小鼠足爪表皮細胞內Langerhans 細胞蛋白質基因產(chǎn)物9.5 (protein gene product 9.5, PGP9.5) 免疫染色增強?；罨腖angerhans 細胞會通過釋放NO、神經(jīng)營養(yǎng)因子導致CINP 的形成[27]。此外奧沙利鉑會使肥大細胞脫粒率增加，肥大細胞缺失的小鼠服用化療藥后機械痛敏減弱，提示肥大細胞釋放的蛋白酶可能參與了CINP 的過程。研究[28]表明長春新堿可激活小鼠脊髓中樞神經(jīng)系統(tǒng)中內皮細胞，導致炎癥單核細胞通過內皮細胞運輸，促進CINP。

免疫系統(tǒng)的B 細胞和T 細胞對特定抗原具有高度特異性，因而可提供持久的免疫。神經(jīng)損傷通常會激活T 輔助 (Th) 1 和Th17 促炎細胞，破壞促炎/抗炎平衡，引起疼痛過敏[29]。在紫杉醇誘導的CINP 中，DRG 內滲透性T 淋巴細胞 (CD4+)、B 細胞和細胞毒性T 細胞 (CD8+) 明顯增加，同時抗炎反應被抑制[30]。鞘內注射CD8+抗體可以逆轉紫杉醇導致的機械痛敏。有趣的是，最近的一項研究表明紫杉醇使T 細胞缺失 (Rag-/-) 小鼠機械性超敏反應延長，給與T 細胞 (CD8+) 可通過增加DRG 內IL-10 受體的數(shù)量，并改善機械性超敏[31]。紫杉醇和奧沙利鉑均能引起T 細胞向脊髓的浸潤，紫杉醇還可以選擇性損傷調節(jié)性T 細胞[32]。有研究[33]表明巨噬細胞Toll-樣受體9 拮抗劑僅能抑制紫杉醇誘導的雄性小鼠的CINP，對雌性小鼠無效，提示TLR9 介導的CINP 具有性別差異。神經(jīng)損傷后脊髓背角產(chǎn)生的鞘氨醇-1-磷酸 (S1P) 通過選擇性激活星形膠質細胞中的S1P 受體亞型 (S1PR1)，進一步調控白細胞介素10 (IL-10) 可誘導CINP[34]。 研究表明[35]通過抑制Wnt 信號通路、炎癥、內質網(wǎng)應激可顯著改善動物的痛閾值和神經(jīng)功能參數(shù)，提示W(wǎng)nt 信號通路參與CINP 形成。

5.化療藥對離子通道的調控

研究表明順鉑、紫杉醇或硼替佐米治療會導致培養(yǎng)的DRG 中非選擇性陽離子通道TRPV1 和TRPA1的表達增加[36]。此外，長春新堿可以增加DRG 內感覺神經(jīng)元內T 型鈣通道和TRPV4 的活性。紫杉醇對TRP 通道TRPV1、TRPV4 及TRPA1 均有激活作用，相應的給與對應的抑制劑可以緩解CINP。

鉑類藥物常常對離子通道有很強的損害作用，實驗研究表明，奧沙利鉑可誘導神經(jīng)元過度興奮，使DRG 神經(jīng)元中TREK1 和TRAAK 鉀通道減少，同時增加HCN 通道[37]。奧沙利鉑可激活DRG 內受體電位錨蛋白1 和p38 絲裂原激活蛋白激酶而誘導大鼠冷痛敏的產(chǎn)生。電壓門控鈉通道Nav 1.9和Nav 1.6 參與介導奧沙利鉑所致的冷痛敏和痛覺異常[38]。DRG 內的Nav 1.7 在紫杉醇誘導的CINP中有明顯的上調[39]。奧沙利鉑還會導致冷感受器TRPM8 表達增多。順鉑通過降低DRG 內電壓調節(jié)的鉀和鈣通道電流也能夠干擾離子通道[40]。長春新堿處理會導致DRG 神經(jīng)元內神經(jīng)應激標志物ATF3的表達增多[41]，此外長春新堿會上調大鼠脊髓背角處5-羥色胺 (5-HT2A) 受體表達水平，在長春新堿導致的CINP 模型中，缺失5-HT 轉運蛋白的小鼠相比野生型小鼠熱痛敏和機械痛敏會相對減弱[42]。近期有研究表明，阻斷α9α10 煙堿乙酰膽堿受體(nAChRs) 可緩解CINP。

研究表明突觸后末端N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartic acid receptor, NMDAR) 的磷酸化以及數(shù)量增加參與了紫杉醇誘導的CINP，給予NMDAR 拮抗劑可以改善大鼠的神經(jīng)痛行為[43]。紫杉醇可激活配體門控和電壓門控離子通道，電壓門控陽離子通道抑制劑河豚毒素以及瞬時開放（T型）CaV 通道阻滯劑乙氧西林可緩解紫杉醇誘導的CINP。鉀離子通道是維持神經(jīng)興奮性的關鍵通道，順鉑可導致大鼠DRG 中鉀通道的表達下調，鉀通激活劑retigabine 可以增加鉀離子電流，增加神經(jīng)元興奮性，從而逆轉順鉑引起的小鼠痛覺過敏[44]，化療藥引起小鼠 DRG 中電壓門控鈣通道 mRNA 水平顯著升高，鈣通道阻斷劑加巴噴丁和乙琥胺可減輕化療藥引起的痛覺過敏[45]。

6.其它機制

近年來一些研究表明，腸道菌群通過參與調控炎性因子IL-6 和TNF-α 水平以及TLR4 通路參與到了CINP 的形成過程[46]。服用抗生素或益生菌可部分干預CINP 的發(fā)生發(fā)展[47]。目前有技術可將人或鼠的成纖維細胞編程為傷害性感覺神經(jīng)元，這些神經(jīng)元被化療藥奧沙利鉑處理后會有TRPV1 敏化的現(xiàn)象，這為更好的研究CINP 機制提供了新的技術手段[48]。核因子E2 相關因子2 (Nrf2)，外源性血紅素加氧酶1(HO-1)及CO 可以抑制脊髓連接蛋白43 (Cx43) 而緩解神經(jīng)損傷并減輕長春新堿誘導的神經(jīng)炎癥[49]。痛覺感受器神經(jīng)元的損傷引起翻譯調節(jié)信號的激活，包括雷帕霉素復合物1 (mTORC1)和有絲分裂原激活蛋白激酶相互作用激酶(MNK)真核起始因子4E 途徑的機制靶點，有研究表明MNK1-eIF4E信號傳導驅動了CINP 的形成[50]。

7.總結與展望

不同種類的化療藥物導致神經(jīng)病理性疼痛的機制略有不同，主要涉及對微管的損傷、破壞線粒體的功能、調控離子通道活性、干預炎性反應與免疫調控過程等?；熕幫ㄟ^調控神經(jīng)元的能量代謝、結構功能等促進了CINP 的產(chǎn)生與發(fā)展。綜上所述，CINP 的機制復雜，且各種機制間相互影響，但有一些共同的通路是多種化療藥均會影響的，是可作為研發(fā)靶點藥物的主要方向。此外，尚需要加強對CINP 的研究，以期為臨床治療提供更為科學的理論依據(jù)。